中國廢鋼資源化利用趨勢(shì)：2020—2035年分析預(yù)測(cè)

賈逸卿，段紅梅，柳群義

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.商務(wù)部國際貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作研究院，北京 100710)

0 引 言

廢鋼是重要的可再生資源，對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)降低能耗、減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要意義。中國廢鋼產(chǎn)業(yè)雖然不斷發(fā)展，但升級(jí)緩慢，在一定程度上制約了鋼鐵產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)。因此，未來中國廢鋼利用水平如何，能否滿足鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求一直是研究的熱門話題。

目前對(duì)廢鋼利用的預(yù)測(cè)分析主要有兩種方法。一種是趨勢(shì)外推法，即在鋼鐵蓄積量折算法的基礎(chǔ)上，基于發(fā)達(dá)國家廢鋼回收經(jīng)驗(yàn)，利用定性或定量的方法進(jìn)行趨勢(shì)外推，如李健[1]參照世界各國的廢鋼消耗情況，對(duì)中國廢鋼產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了研究；孫婧雅[2]在對(duì)日本廢鋼產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、消費(fèi)和管理等方面情況論述后，對(duì)中國廢鋼產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展進(jìn)行了分析等。另一種是基于物質(zhì)流的生命周期法，即對(duì)構(gòu)成廢鋼的各部分來源進(jìn)行測(cè)算，進(jìn)而得出廢鋼回收利用總量，如卜慶才等[3]在鋼鐵產(chǎn)品生命周期的基礎(chǔ)上，對(duì)組成廢鋼的各部分進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)了2020—2030年中國廢鋼的資源量；宣艷妮[4]在中國鐵循環(huán)的基礎(chǔ)上，利用鐵量平衡法和改進(jìn)的IPAT模型預(yù)測(cè)了中國2015—2030年廢鋼的資源量。

綜上，前人在中國廢鋼資源化利用的趨勢(shì)分析上已經(jīng)做了大量工作，但是在預(yù)測(cè)過程中，選取的預(yù)測(cè)方法較為單一，將兩種方法結(jié)合進(jìn)行分析的文獻(xiàn)較少。本文綜合趨勢(shì)外推法和生命周期法，預(yù)測(cè)了中國2020—2035年廢鋼利用趨勢(shì)及當(dāng)量，進(jìn)而為中國廢鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展與升級(jí)提供參考。

1 中國廢鋼的利用現(xiàn)狀

廢鋼來源主要包括三部分：自產(chǎn)廢鋼(鋼鐵及產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)新廢料)、社會(huì)回收廢鋼(加工廢鋼和老舊廢鋼)和進(jìn)口廢鋼。目前，中國是廢鋼生產(chǎn)消費(fèi)大國，1990—2019年，廢鋼產(chǎn)量從2 152萬t增長至24 000萬t，增長了10余倍[5]。其中，社會(huì)回收廢鋼占比大幅上升，從46.8%上升至83.3%；自產(chǎn)廢鋼占比從46.9%下降至16.7%；進(jìn)口廢鋼占比從7.1%增長至2003年的峰值22.8%之后逐漸下降，2016年為2.3%，在2017年洋垃圾禁令實(shí)行后快速下滑，2019年占比不足0.1%(圖1)。

盡管近年來中國廢鋼回收狀況不斷好轉(zhuǎn)，但是仍存在著許多問題：①由于中國工業(yè)化進(jìn)程較短，較低的社會(huì)廢鋼蓄積量導(dǎo)致電爐鋼發(fā)展緩慢，影響了廢鋼利用；②前期鋼鐵產(chǎn)能過剩導(dǎo)致鐵水價(jià)格低于廢鋼價(jià)格,使得廢鋼在價(jià)格上不具備優(yōu)勢(shì)；③廢鋼分揀分類不精細(xì)，加工配送的成本和技術(shù)要求仍較高；④盡管近年來發(fā)布了廢鋼回收政策和準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，但是符合條件的企業(yè)數(shù)量仍較少。

圖1 1990—2019年中國廢鋼來源

從分指標(biāo)看則有以下幾方面。①廢鋼比方面。1990—2016年，中國粗鋼產(chǎn)量的年均增長率約為10%，而同期廢鋼僅為6%左右，近兩年因取締“地條鋼”和環(huán)境保護(hù)壓力，廢鋼的產(chǎn)量才出現(xiàn)明顯回升(圖2)。②廢鋼單耗方面。1990—2019年，中國廢鋼的單耗趨勢(shì)呈現(xiàn)V型。1990—2016年，廢鋼單耗從363.9 kg/t降至103.6 kg/t，之后受益于去產(chǎn)能、取締“地條鋼”等政策，廢鋼單耗回升到200 kg/t左右，但仍低于世界600 kg/t以上的平均水平(圖3)。③電爐鋼產(chǎn)量方面。1990—2019年，中國電爐鋼產(chǎn)量從1 402萬t增長至1.12億t，整體呈不斷上漲趨勢(shì)。但是電爐鋼產(chǎn)量占比卻呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，1990—2016年，電爐鋼的產(chǎn)量占比從21.5%下降至6.3%，之后逐漸上升至2019年的11.2%，但仍低于世界40%的平均水平(圖4)。綜上所述，中國廢鋼產(chǎn)業(yè)仍處于大而不強(qiáng)的局面，與世界平均水平仍有一定差距。

圖2 1990—2019年中國廢鋼與粗鋼產(chǎn)量情況

圖3 1990—2019年中國廢鋼單耗情況

圖4 1990—2019年中國電爐鋼產(chǎn)量情況

2 廢鋼回收預(yù)測(cè)

本文利用趨勢(shì)外推法和鋼鐵產(chǎn)品生命周期法分別對(duì)中國廢鋼資源化利用趨勢(shì)進(jìn)行分析。其中，趨勢(shì)外推法是根據(jù)廢鋼歷史發(fā)展?fàn)顩r推斷未來趨勢(shì)的一類方法總稱，對(duì)于具有趨勢(shì)性的事物有較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)；鋼鐵產(chǎn)品生命周期法利用鐵物質(zhì)流循環(huán)，從鋼鐵產(chǎn)品的工業(yè)代謝角度，對(duì)未來粗鋼利用進(jìn)行系統(tǒng)性的分類預(yù)測(cè)。

2.1 趨勢(shì)外推法預(yù)測(cè)

2.1.1 世界各國的廢鋼利用現(xiàn)狀

近年來，全球廢鋼利用水平較穩(wěn)定。2008—2019年，全球廢鋼的使用量從5.30億t增長至7.39億t，年均增幅約0.19億t，廢鋼比為30%～40%(圖5)。

本文選取廢鋼利用量合計(jì)占比超過全球60%的7個(gè)國家和地區(qū)進(jìn)行分析。從歷史數(shù)據(jù)來看，除中國外，其他國家和地區(qū)的廢鋼利用量相對(duì)穩(wěn)定。近年來，歐盟、美國、日本、俄羅斯、土耳其和韓國每年的利用量大致為9 000萬t、6 000萬t、3 500萬t、3 000萬t、3 000萬t和3 000萬t。這表明當(dāng)一個(gè)國家和地區(qū)的鋼鐵蓄積量達(dá)到一定水平后，其廢鋼利用量也會(huì)相對(duì)穩(wěn)定(圖6)。

圖5 2008—2019年全球廢鋼供應(yīng)情況

圖6 2008—2019年世界主要國家和地區(qū)廢鋼利用量

從各國廢鋼利用情況看，廢鋼比最高的國家為土耳其，達(dá)到85%～90%；美國、歐盟和韓國的廢鋼比分別為60%～75%、55%～60%和40%～55%；日本因其鋼廠可以參股或控股全球部分主流礦山，且能夠獲得較低價(jià)格的優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源，因此廢鋼的消費(fèi)并不多，廢鋼比在35%左右，接近世界平均水平(圖7)。

從樣本國的人均GDP與人均廢鋼利用量來看，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各國的人均廢鋼利用量也逐漸趨于穩(wěn)定，美國、日本、韓國、俄羅斯和土耳其的人均廢鋼利用量分別穩(wěn)定在160～230 kg/人、 260～350 kg/人、530～650 kg/人、100～220 kg/人和290～400 kg/人。

圖7 2008—2019年世界主要國家和地區(qū)廢鋼比

圖8 世界主要國家的人均GDP與廢鋼利用量關(guān)系投圖

2.1.2 預(yù)測(cè)過程

從人均廢鋼利用水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來看，2030—2035年中國人均GDP將達(dá)到30 000蓋凱美元，相當(dāng)于目前日本人均水平，可參照日本廢鋼利用情況進(jìn)行中國的趨勢(shì)分析(圖9)。

為了提升預(yù)測(cè)結(jié)果的合理性，本文分別利用多項(xiàng)式回歸模型和ARIMA數(shù)學(xué)模型對(duì)中國未來人均廢鋼利用量進(jìn)行趨勢(shì)外推，綜合兩種結(jié)果測(cè)算人均廢鋼利用量，再根據(jù)未來中國人口預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)中國未來廢鋼利用情況。

1) 多項(xiàng)式模型?；谌毡镜娜司鵊DP與人均廢鋼利用量關(guān)系進(jìn)行多項(xiàng)式回歸分析，構(gòu)建多項(xiàng)式模型，用該曲線對(duì)中國人均廢鋼利用量進(jìn)行預(yù)測(cè)(圖10)。通過對(duì)函數(shù)的擬合性檢驗(yàn)，表明擬合效果較好(表1)。

圖9 2020—2035年中國人均GDP預(yù)測(cè)及對(duì)比

圖10 人均GDP與人均廢鋼利用量的擬合曲線

表1 多項(xiàng)式擬合結(jié)果

2) ARIMA模型預(yù)測(cè)。利用SPSS軟件對(duì)日本人均GDP與人均粗鋼利用量的曲線進(jìn)行模型構(gòu)建，通過對(duì)數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性分析和自相關(guān)系數(shù)的檢驗(yàn)，多次調(diào)整，最終構(gòu)成ARIMA(0,1,0)，并用該模型對(duì)中國的人均廢鋼利用量做出預(yù)測(cè)(圖11)。

2.1.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

綜合多項(xiàng)式回歸模型和ARIMA模型的預(yù)測(cè)結(jié)果得出，中國未來人均廢鋼的利用量將不斷增加，2025年、2030年和2035年人均廢鋼的利用量分別為213 kg/人、275 kg/人和293 kg/人，廢鋼利用量分別為30 300萬t、38 400萬t和41 800萬t(圖12和表2)。

圖11 日本人均廢鋼利用量ARIMA擬合模型

圖12 中國人均廢鋼利用量預(yù)測(cè)結(jié)果(趨勢(shì)預(yù)測(cè)法)

表2 中國廢鋼利用量預(yù)測(cè)結(jié)果(趨勢(shì)外推法)

2.2 鋼鐵產(chǎn)品生命周期法預(yù)測(cè)

鋼鐵產(chǎn)品的生命周期，包括鋼鐵生產(chǎn)、鋼鐵制品的加工及使用、以及制品使用壽命終了后的回收/拋棄等階段，是一個(gè)漫長、復(fù)雜的過程，而鐵則是貫穿鋼鐵產(chǎn)品生命周期的樞紐[6]。根據(jù)鐵物質(zhì)流循環(huán)過程，本文對(duì)廢鋼資源進(jìn)行定量分析，將組成廢鋼的三部分：自產(chǎn)廢鋼、社會(huì)回收廢鋼和進(jìn)口廢鋼分別進(jìn)行測(cè)算后，得出廢鋼資源利用總量。

2.2.1 預(yù)測(cè)參數(shù)

1) 自產(chǎn)廢鋼。自產(chǎn)廢鋼=粗鋼產(chǎn)量×自產(chǎn)廢鋼收得率。粗鋼產(chǎn)量：關(guān)于粗鋼產(chǎn)量的預(yù)測(cè)文獻(xiàn)很多，參照相關(guān)研究[7-8]，預(yù)測(cè)中國粗鋼產(chǎn)量的峰值約11億t，之后維持在7億t左右。自產(chǎn)廢鋼收得率：隨著連鑄比的提高和生產(chǎn)工藝和技術(shù)的不斷更新，自產(chǎn)廢鋼的收得率逐年下降。而近幾年鋼鐵生產(chǎn)工藝并沒有大幅改善，因此從廠內(nèi)廢鋼產(chǎn)生率(廠內(nèi)廢鋼產(chǎn)量/粗鋼產(chǎn)量)來看，2004—2018年期間較為穩(wěn)定在4.0%～5.5%之間[5]，未來的參考值為3.5%～4.5%。

2) 社會(huì)回收廢鋼。折舊廢鋼=T年前的鋼鐵產(chǎn)品表觀消費(fèi)量×折舊廢鋼收得率+加工廢鋼(鋼鐵產(chǎn)品當(dāng)年表觀消費(fèi)量×加工廢鋼收得率)。T年前的鋼鐵產(chǎn)品表觀消費(fèi)量：根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，中國鋼鐵制品的平均使用壽命為20～27 a，選取T值為17～26；表觀消費(fèi)量在中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心的預(yù)測(cè)結(jié)果上進(jìn)行調(diào)整。折舊廢鋼收得率：在發(fā)達(dá)國家，老舊廢鋼的產(chǎn)生量的經(jīng)驗(yàn)公式是本國17年前鋼材消費(fèi)量的70%，根據(jù)中國廢鋼回收現(xiàn)狀，本文調(diào)整的范圍值為40%～65%。鋼鐵產(chǎn)品當(dāng)年表觀消費(fèi)量=當(dāng)年的產(chǎn)量+凈進(jìn)口-庫存量。加工廢鋼收得率：指在鋼鐵制品的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢鋼。中國目前的加工廢鋼收得率為4.5%～5.5%，平均為5%[5]。

3) 凈進(jìn)口廢鋼。凈進(jìn)口廢鋼=進(jìn)口量-出口量。因當(dāng)前政策因素，凈進(jìn)口廢鋼量很少，故不參與預(yù)測(cè)。

2.2.2 預(yù)測(cè)結(jié)果

利用生命周期法，根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)，預(yù)測(cè)2020—2035年中國廢鋼利用量不斷增加，2025年、2030年和2035年三個(gè)節(jié)點(diǎn)的廢鋼利用量分別為33 300萬t、37 600萬t和42 100萬t，其中社會(huì)回收廢鋼占比分別為86.6%、90.0%和94.2%(圖13)。

2.3 綜合預(yù)測(cè)結(jié)果

綜合上述兩種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果，中國廢鋼利用量呈不斷上升的趨勢(shì)，2025年、2030年和2035年的利用量分別為31 800萬t、38 000萬t和42 000萬t(表3和圖14)。

圖13 我國廢鋼利用量預(yù)測(cè)結(jié)果(生命周期法)

表3 我國廢鋼利用量預(yù)測(cè)結(jié)果

圖14 2020—2035年中國廢鋼利用量預(yù)測(cè)結(jié)果

表4 不同機(jī)構(gòu)、學(xué)者預(yù)測(cè)的未來中國廢鋼利用情況

2.4 預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

將本文與不同機(jī)構(gòu)和學(xué)者的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示本文預(yù)測(cè)結(jié)果整體偏高，主要原因有兩點(diǎn)：一是在國家清理“地條鋼”后，大量廢舊鋼鐵制品進(jìn)入市場(chǎng)增加了社會(huì)蓄積量，增加了廢鋼的利用量；二是在國家頒布禁止洋垃圾進(jìn)口和鼓勵(lì)資源利用等政策下，未來廢鋼產(chǎn)業(yè)有較好的發(fā)展前景(表4)。

2.5 討論與建議

2019年，中國廢鋼比低于世界平均水平約20%，而隨著中國鋼鐵行業(yè)進(jìn)入從數(shù)量到質(zhì)量、從規(guī)模到效益的結(jié)構(gòu)性調(diào)整階段，增加廢鋼量，提高廢鋼比是鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展的必然要求，也是企業(yè)謀利的現(xiàn)實(shí)需要[11]。 根據(jù)本文預(yù)測(cè)結(jié)果，未來中國廢鋼利用量將快速增長，2035年左右廢鋼利用達(dá)到世界平均水平。 為了進(jìn)一步促進(jìn)廢鋼資源利用，提出如下建議。

1) 針對(duì)中國目前快速工業(yè)化現(xiàn)狀和廢鋼利用率約20%的現(xiàn)狀，應(yīng)堅(jiān)持在新一輪產(chǎn)能置換中提升電爐鋼的比例，鼓勵(lì)將剩余產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到廢鋼資源豐富的地區(qū)。

2) 雖然中國未來廢鋼行業(yè)長期向好，但是仍要加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管，落實(shí)廢鋼生產(chǎn)的企業(yè)或個(gè)人主體責(zé)任，如建筑工程、機(jī)動(dòng)車輛、機(jī)械設(shè)備等責(zé)任主體將廢鋼移交正規(guī)企業(yè)。防止“地條鋼”死灰復(fù)燃，打擊不正規(guī)回收企業(yè)，引導(dǎo)市民做好廢鋼分類。

3) 推動(dòng)廢鋼“降成本”。隨著《再生鋼鐵原料》的發(fā)布，中國的鋼鐵供需緊張局面會(huì)有所緩和，但是廢鋼價(jià)格短期內(nèi)仍處于相對(duì)高位。相關(guān)部門可以考慮推出廢鋼期貨，減稅降費(fèi)，嘗試廢鋼“專項(xiàng)供電”等手段，促進(jìn)廢鋼行業(yè)良好發(fā)展。

3 結(jié) 論

1) 利用趨勢(shì)外推法，預(yù)測(cè)2020—2035年中國廢鋼的人均利用量呈上升趨勢(shì)，2025年、2030年和2035年人均利用量分別為213 kg/人、275 kg/人和293 kg/人，廢鋼利用量分別為30 300萬t、38 400萬t和41 800萬t。

2) 利用生命周期法，預(yù)測(cè)2020—2035年中國廢鋼社會(huì)蓄積量將快速增加，年均廢鋼利用量不斷增長，2025年、2030年和2035年廢鋼利用量分別為33 300萬t、37 600萬t和42 100萬t。

3) 綜合利用趨勢(shì)外推法和生命周期法預(yù)測(cè)，2020—2035年中國廢鋼利用量將不斷增長，2025年、2030年和2035年三個(gè)時(shí)點(diǎn)的回收量分別為31 800萬t、38 000萬t和42 000萬t。

4) 2035年左右，廢鋼將成為中國主要煉鋼原料，屆時(shí)廢鋼比約為40%，達(dá)到世界平均水平。